使用Xenon工具搭建高可用MySQL集群实战（上）

一、Xenon简介

 1.1、Xenon是什么

        Xenon是一款由青云开发团队开源的新一代 MySQL集群高可用工具。基于 Raft协议进行无中心化选主，实现主从秒级切换；基于无损半同步（Semi-Sync）机制，保障数据不丢失，实现数据强一致性。并结合MySQL（5.7 及以上版本）并行复制特性，实现Binlog并行回放，极大降低从库延迟。

 1.2、Xenon架构特点

Xenon架构特点

序号	Xenon架构的特点
1	Xenon基于Raft协议进行无中心化选主，并能实现秒级切换。
2	数据一致性依赖于无损半同步Semi-Sync。
3	借助于配置项leader-start-command和leader-stop-command调用脚本完成故障切换； 同时，通过调用Xtrabackup可实现数据热备份和恢复。
4	支持MySQL5.7及其更高内核版本。

 1.3、Xenon的工作原理

Xenon的工作原理

序号	Xenon的工作原理
1	Xenon是基于Raft+Semi-Sync+GTID实现的高可用，保证大多数节点接收到数据。 而Raft基于心跳管理，如果从节点超时收不到主的心跳，会尝试发起选举，若得到超过半数（非 IDLE 节点）的选票，则会当选为主节点。
2	我们以这三节点（一主两从）Xenon 集群来简单说明工作原理。 {Leader, [GTID:{1,2,3,4,5}] {Follower1, [GTID:{1,2,3,4,5}] {Follower2, [GTID:{1,2,3}] 《1》当 Leader 不可用时，Follower1 和 Follower2 立即参与竞选成为主节点。 《2》Xenon校验GTID值较高的Follower成为新主节点，示例中GTID值较高的是Follower1。当GTID值最高的Follower被选举成为新主时，将结束竞选。 《3》示例中Follower1成为新主节点后，将会拒绝 Follower2 的选举。接着，自动完成主从切换。

二、MySQL基础知识

 2.1、全局事务标识符（GTID）

  2.1.1、什么是GTID

        GTID(Global Transaction ID)是对于一个已提交事务的编号，并且是一个全局唯一的编号。GTID实际上是由UUID+TID组成的。其中UUID是一个MySQL实例的唯一标识，保存在mysql数据目录下的auto.cnf文件里。TID代表了该实例上已经提交的事务数量，并且随着事务提交单调增。

        GTID的复制方式是从MySQL5.6.5开始的。通过GTID保证了每个在主库上提交的事务在集群中有一个唯一的ID。这种方式强化了数据库的主备一致性，故障恢复以及容错能力。相比传统的复制，GTID复制对于运维更加友好，根据GTID可以知道事务最初是在哪个实例上提交的，产生多少事物等，都可以非常直接的标识出来。

  2.1.2、GTID的工作原理

GTID的工作原理

序号	GTID的工作原理
1	master更新数据时，会在事务前产生GTID，一同记录到binlog日志中。
2	slave端的I/O线程将变更的binlog，写入到本地的relay log中。
3	sql线程从relay log中获取GTID，然后对比slave端的binlog是否有记录： 《1》若有记录，说明该GTID的事务已经执行，slave会忽略。 《2》若没有记录，slave就会从relay log中执行该GTID的事务，并记录到binlog。

 2.2、MySQL主从复制的三种类型

高可用MySQL的整体解决方案、体系化原理和指导思路https://coffeemilk.blog.csdn.net/article/details/152078348

  2.2.1、异步复制

异步复制

在mysql异步复制的情况下，Master Server将自己的binlog通过复制线程传输出去以后，Mysql Master Sever就自动返回数据给客户端，而不管slave上是否接受到了这个二进制日志。那么，当master宕机后，如果master不能恢复，此时，只能用slave代替master，但slave处于同步落后的状态，就会导致数据丢失。
优点	缺点
复制的性能最好	master挂掉后，slave可能会丢失事务

  2.2.2、全同步复制

全同步复制

在全同步复制中，master将自己的binlog写入到bin-log文件并且sync，然后向存储引擎提交事务，然后一直等待ACK，同时要求所有slave接收到binlog，写入relay-log后，并完成日志回放，同时返回ACK确认信息，master在接收到所有从库ACK确认信息后，才将结果返回给客户端。
优点	缺点
数据不会丢失	会阻塞master session，性能太差，非常依赖网络

  2.2.3、半同步复制

半同步复制，又分为两种，分别是【传统半同步复制】和【无损半同步复制】。

   2.2.3.1、传统半同步复制

传统半同步复制

在传统半同步复制的架构下，master将自己的binlog写入到bin-log文件并且sync，且向存储引擎提交事务，然后一直等待ACK。当至少一个slave接收到binlog后，写入relay-log并返回ACK确认信息。master在接收到从库任意一个ACK确认信息后，就将结果返回给客户端。【由此可知，传统半同步复制对于客户的请求响应稍微慢点，但是它可以保证二进制日志的完整性】。
传统半同步的特点：         由于master是在三段提交的最后commit阶段完成后才等待，所以master的其他session是可以看到这个提交事务的，所以这时候master上的数据和slave不一致，master crash后，slave有数据丢失。
参数rpl_semi_sync_master_wait_point在MySQL的半同步复制中，控制master在哪个阶段等待来自slave的ACK确认。在MySQL5.7中，该参数主要有两个值：after_commit和after_sync。 《1》after_commit：这其实就是传统的半同步复制，master将自己的binlog写入到bin-log文件并且sync，且向存储引擎提交事务，然后一直等待ACK。当至少一个slave接收到binlog后，写入relay-log并返回ACK确认信息。master在接收到从库任意一个ACK确认信息后，就将结果返回给客户端。 《2》after_sync：这其实就是后面马上要讲到的无损半同步复制，master将自己的binlog写入到binlog文件并且sync，之后会进入等待ACK，当至少一个slave接收到binlog之后，写入relay-log并返回ACK确认信息。master接收到从库ACK确认信息之后，向存储引擎提交事务，最终返回给客户端。
#开启传统半同步复制，需要设置如下几个参数：#是否在master上开启半同步，1表示开启，0是关闭，默认关闭。 rpl_semi_sync_master_enabled=1 #是否在slave上开启半同步，1表示开启，0是关闭，默认关闭。 rpl_semi_sync_slave_enabled=1 #切换复制的超时时间，单位是毫秒，这里设置超时5s。 rpl_semi_sync_master_timeout=5000 #等待的point，有after_commit和after_sync可选。 #after_sync表示无损半同步复制，after_commit表示传统半同步复制，默认值为after_sync。 rpl_semi_sync_master_wait_point=after_commit
优点	缺点
会有数据丢失风险，但很低。	会阻塞master session，性能稍差，非常依赖网络。

   2.2.3.2、无损半同步复制

无损半同步复制

master将自己的binlog写入到binlog文件并且sync，之后会进入等待ACK，当至少一个slave接收到binlog之后，写入relay-log并返回ACK确认信息。master接收到从库ACK确认信息之后，向存储引擎提交事务，最终返回给客户端。
重点：         由于master是在三段提交的第二阶段sync binlog完成后才等待, 所以master的其他session是看不见这个提交事务的，所以这时候master上的数据和slave一致，master crash后，slave没有丢失数据。
#要开启无损半同步复制，需要设置如下几个参数：plugin_load = "rpl_semi_sync_master=semisync_master.so;rpl_semi_sync_slave=semisync_slave.so" loose_rpl_semi_sync_master_enabled = 1 loose_rpl_semi_sync_slave_enabled = 1 loose_rpl_semi_sync_master_timeout = 5000
优点	缺点
数据零丢失，性能好	会阻塞master session，非常依赖网络

三、使用Xenon工具搭建高可用MySQL集群

 3.1、使用Xenon工具实现MySQL高可用环境说明

使用Xenon工具实现MySQL高可用环境说明

系统环境说明 《1》采用三台物理机或虚拟机，都使用OpenEuler2203LTS或(RHEL9/Almalinux9.1)及其更高系统。 《2》MySQL版本：二进制安装的8.4.6。 《3》xtrabackup：8.4.6版本。
序号	IP地址	端口号	主机名	角色
1	192.168.1.36	13336	xenon1	node节点
2	192.168.1.37	13336	xenon2	node节点
3	192.168.1.38	13336	xenon3	node节点
4	192.168.1.227	13336	无	VIP
注意：这里的vip地址是跟随xenon集群启动的，默认vip会绑定在xenon选举出来的master节点上，程序要连接mysql的话，连接使用的就是这个vip地址。

 3.2、操作环境的相关配置

  3.2.1、创建MySQL用户和配置主机名称

#在三台mysql节点服务器上都需要创建【mysql】用户并设置相同密码（密码需要记住后续在xenon工具配置使用【如密码设置为：qwas%1357】）
useradd mysqlpasswd mysql

#在三台mysql节点服务器上都需要配置主机的hosts，方便后续通过域名解析#方法一：直接给主机配置文件【/etc/hosts】追加这三台服务器的IP和名称内容（注意：ip地址需要根据自己的实际情况修改）
echo -e "192.168.1.36\txenon1\n192.168.1.37\txenon2\n192.168.1.38\txenon3\n" >> /etc/hosts#方法二：编辑主机配置文件【/etc/hosts】（注意：ip地址需要根据自己的实际情况修改）
vi /etc/hosts192.168.1.36    xenon1
192.168.1.37    xenon2
192.168.1.38    xenon3

查看和修改Linux的主机名称https://blog.csdn.net/xiaochenXIHUA/article/details/152363961?spm=1001.2014.3001.5501

#修改三台MySQL服务器的主机名称#1-修改第一台MySQL服务器主机名称为 xenon1
hostnamectl set-hostname xenon1
exec bash#2-修改第二台MySQL服务器主机名称为 xenon2
hostnamectl set-hostname xenon2
exec bash#3-修改第三台MySQL服务器主机名称为 xenon3
hostnamectl set-hostname xenon3
exec bash

  3.2.2、配置三台MySQL服务器互信

        注意：配置ssh互信，是指配置三个节点服务器之间的免密码登录。这个免密码登录，是在mysql用户上执行的配置，因为后面所有对xenon的操作，都是在mysql用户下完成的。

#配置三台MySQL服务器互信#1-配置xenon1节点互信
su - mysql
ssh-keygen -t ed25519 -C "[e-mail]"
cd /home/mysql/.ssh/
ssh-copy-id -i id_ed25519.pub -p 22 mysql@xenon2
ssh-copy-id -i id_ed25519.pub -p 22 mysql@xenon3#2-配置xenon2节点互信
su - mysql
ssh-keygen -t ed25519 -C "[e-mail]"
cd /home/mysql/.ssh/
ssh-copy-id -i id_ed25519.pub -p 22 mysql@xenon1
ssh-copy-id -i id_ed25519.pub -p 22 mysql@xenon3#3-配置xenon3节点互信
su - mysql
ssh-keygen -t ed25519 -C "[e-mail]"
cd /home/mysql/.ssh/
ssh-copy-id -i id_ed25519.pub -p 22 mysql@xenon1
ssh-copy-id -i id_ed25519.pub -p 22 mysql@xenon2

实现Linux的ssh免密登录实操保姆级教程https://blog.csdn.net/xiaochenXIHUA/article/details/152375722?spm=1001.2014.3001.5501

 3.3、配置mysql用户sudo权限

        由于xenon在执行master、slave故障切换的时候，需要将vip地址也切换过去，而xenon是运行在mysql用户下的，所以需要给mysql用户做一个授权，让这个普通用户能够执行ip这个linux命令。

#1-配置mysql用户sudo权限（注意需要给三台MySQL服务器都执行）#方法一：修改/etc/sudoers文件添加mysql用户无密码操作ip权限
vi /etc/sudoers
mysql    ALL=(ALL)      NOPASSWD: /usr/sbin/ip#方法二：直接使用echo命令添加到/etc/sudoers文件末尾
echo -e "mysql\tALL=(ALL)\tNOPASSWD: /usr/sbin/ip" >> /etc/sudoers#2-验证给mysql用户设置的sudo无密码操作ip权限（若执行如下命令后有本机ip地址信息输出，表示配置正确）
su - mysql -c "sudo ip a"

Linux的用户和用户组与权限解析、环境变量说明与配置、sudo配置解析和使用https://coffeemilk.blog.csdn.net/article/details/149323633